In laboratorio i campioni raccolti sono stati caratterizzati sulla base delle loro caratteristiche fisiche. In particolare per ciascun campione raccolto si è determinato: la distribuzione dimensionale, il tenore idrico e la massa volumica apparente secondo le prescrizioni della Norma Europea UNI EN 14961:2010. Inoltre in laboratorio e stata condotta un analisi dimensionale sulle singole scaglie di sminuzzato secondo le tre dimensioni anatomiche del legno.
Analisi Granulometrica
Per le successive fasi di laboratorio il campione è stato lasciato ad asciugare all’aria aperta per circa una settimana, in maniera tale che le particelle di sminuzzato non aderissero alle pareti dei setacci. Le operazioni di setacciatura sono state eseguite secondo le prescrizioni della Specifica Tecnica Europea UNI CEN/TS 15149-1:2006, con un setacciatore meccanico ANLYSETTE 18 (Figura 32).
Figura 32: setacciatore meccanico (a); pila di setacci di dimensioni adeguate in ordine decrescente, 1) diametro dei fori in aumento, 2) Materiale aggiunto, 3) direzione del flusso del materiale (b).
L’analisi granulometrica è stata definita con appositi vagli vibranti disposti in serie, attraverso la valutazione delle frazioni dimensionali che compongono il campione analizzato, secondo classi di ampiezza. In relazione alle dimensioni dei setacci il campione è stato suddiviso in più sottocampioni in modo da evitare un sovraccarico. Le dimensioni dei setacci erano tali da contenere il sottocampione e permetterne il movimento all’interno del setaccio stesso, secondo quanto previsto dalla normativa ISO 3310-2. Sul dispositivo agitatore meccanico è stato assemblato la pila di setacci in ordine decrescente, che terminava con un fondo di raccolta (Figura 31b). Il campione è stato pesato con una bilancia con approssimazione di 0,01 g, è sistemato secondo uno strato uniforme sul setaccio superiore.
L’operazione di setacciatura è stata eseguita in modo continuata per 15 minuti, fino a quando la variazione di peso tra due setacci successivi non è scesa sotto lo 0,3% del peso totale del campione per un minuto di setacciatura. I risultati sono stati espressi come percentuale in peso dell’intero campione.
La perdita di prodotto durante le operazioni di setacciatura, quindi la differenza tra il peso totale del campione e il peso della somma di tutte le frazioni, risultava inferiore al 2% come prescritto dalla specifica tecnica.
Determinazione dell’umidità
Il contenuto di umidità è stato determinato con il metodo gravimetrico, secondo la Norma Europea UNI EN 14774-2. Con il metodo della doppia pesata, prima e dopo l’essiccazione, in stufa a ventilazione forzata (Figura 33a) con temperatura pari a 103 ± 2 °C fino a massa costante (24 ore).
I campioni trasportati in laboratorio in contenitori sigillati sono stati preparati nel seguente modo: un contenitore vuoto e pulito è stato pesato con una bilancia tecnica con approssimazione a 0,01 g (Figura 33b), successivamente il prodotto è stato trasferito dal sacchetto sigillato nel contenitore di essiccazione, 300 g circa, e ripesato nuovamente. Una delle prerogative considerate è stato lo strato del campione, visto che il tempo di essiccazione richiesto dipende tra le altre cose da questa prerogativa.
Figura 33: stufa a ventilazione forzata (a); bilancia tecnica d: 0,01 (b)
L’umidità rimasta sulla superficie interna del sacchetto, è stata inclusa nel calcolo del contenuto di umidità, pesando il sacchetto prima e dopo l’essiccazione.
Il contenuto totale di umidità è stato calcolato secondo l'equazione (2), il risultato è stato riportato su base umida in conformità alla Norma.
(2) dove:
m1 è la massa in g del contenitore vuoto;
m2 è la massa in g del contenitore e del campione prima dell’essiccazione;
m3 la massa in g del contenitore e del campione dopo l’essiccazione
m4 è la massa in g di umidità unita all'imballaggio. a)
b) b)
Massa volumica apparente
Per determinare la massa volumica apparente dei biocombustibili solidi si utilizza un recipiente dalle dimensioni standard secondo quanto prescritto dalla Norma Europea UNI EN 15103:2010.
Il campione rappresentativo viene versato nel contenitore di dimensioni standard e poi pesato, la massa volumica viene calcolata rispetto al peso netto del contenitore standard e riportato per il tasso di umidità misurato. Il contenitore standard utilizzato e di forma cilindrica, con un volume di 0,026 m3 (Figura 34), caratterizzato da un rapporto altezza-
diametro pari a 1,25-1,50 come previsto dalla Norma.
Figura 34: cilindro normalizzato
Il contenitore è stato riempito versando il campione in caduta libera da un’altezza di 20 cm al di sopra del bordo superiore del contenitore, fino a formare un cono di massima altezza possibile. Il materiale in eccesso veniva livellato con un asse di legno.
Il contenitore riempito di legno sminuzzato veniva lasciato cadere liberamente da un’altezza di 15 cm su un pannello di legno per 3 volte, lo spazio vuoto che si creava era riempito con altro materiale.
Il contenitore riempito è stato pesato con un dinamometro d: 10g, la densità apparente tal quale (BDar) del campione e stata calcolata secondo l’equazione (3):
(3)
dove:
m1: peso del contenitore vuoto
m2: peso del contenitore pieno di cippato
Analisi dimensionale delle scaglie
L’analisi dimensionale delle scaglie è avvenuta in maniera analitica e puntuale su un campione di 500 scaglie, le scaglie prodotte dai tre dispositivi di trinciatura sono state campionate all’interno della classe dimensionale rappresentativa 16-45 mm.
Le scaglie campione sono state dimensionate secondo le tre direzioni anatomiche del legno, per ogni direzione sono state effettuate 3 misurazioni rispettivamente individuate in pos.1), pos.2) e pos.3) (Figura 35).
Figura 35:i parametri dimensionali rilevati sulla singola scaglia
Definite le dimensioni delle scaglie si è calcolati il volume, con lo scopo di stabilire l’effettiva grandezza delle scaglie prodotte dai tre rotori e stabilirne le eventuali differenze. La geometria irregolare delle scaglie però non consentiva una misurazione precisa e dettagliata pertanto si è deciso i misurare il volume delle scaglie con il metodo dello xilometro.
Il metodo dello xilometro prevede la totale immersione della scaglia in un recipiente graduato riempito d'acqua fino al bordo. L’equivalente del volume di acqua occupato dalla scaglia cade in un secondo recipiente di raccolta, per essere pesato con una bilancia con d a 0,01 g.
Considerato che il peso volumico dell'acqua a temperatura di 4°C e pressione atmosferica normale è uguale ad 1 g/cm³, il peso in grammi del volume di acqua spostato da parte della scaglia corrisponde al volume in cm³ del campione.
Nella tabella 14 è riportata la ripartizione del campione di scaglie per impianto e rotore, per il rotore di serie ed il rotore CRA I le scaglie campionate provenivano sia da impianti al primo ciclo di taglio e sia da impianti al secondo ciclo di taglio. Per il rotore CRA II invece il campione di scaglie per l’analisi dimensionale proveniva da un solo impianto al secondo ciclo di taglio. Nella tabella 14 sono riassunti il numero di parametri rilevati per ogni singola scaglia, per un totale di 5300 misurazioni.
Tabella 14: numero scaglie campionate e i parametri rilevati, () numero misure effettuate per singola scaglia. () n° misure effettuate per singola scaglia.
Rotore R2F2 R4F2 Parametri rilevati n° misurazioni
Claas 100 100 lunghezza, larghezza, spessore , peso 2000 (10) CRA I 100 100 lunghezza, larghezza, spessore , peso,
volume xilometrico 2200 (11)
CRA II – 100 lunghezza, larghezza, spessore , peso,
volume xilometrico 1100 (11)